SE447053B - Forfarande for upparbetning av blod, djurkropp-, ben- och kottafall och anvendning av de derigenom framstellda produkterna som neringsmedel - Google Patents

Description

05 10 15 20 25 30 35 447 D53 z Förfarandet enligt den föreliggande uppfin- ningen skall här närmast beskrivas i anslutning till ett exempel för blod, som erhållet åtminstone vid slakt.

Blod består av ett äggviterikt plasma, i vilket är suspenderade röda och vita blodkroppar samt blodplättar (trombocyter). De röda blodkropparna innehåller som bekant blodfärgämnet hämoglobin.

Plasmat innehåller utom oorganiska salter ett antal proteiner nämligen albuminer och olika globu- liner samt fibrinogen.

Vid blodets koagulering bildas - genom förmed- ling av enzymet trombín ~ av det lösliga fibrinogenet olösligt fibrin, vars fina nätverk binder alla be- ståndsdelar i blodet, t ex hämoglobinet. I samband med upparbetning (tillvaratagande av blod) förebygger man i regel koagulering genom tillsats av koagulations- Ur på detta sätt stabiliserat blod erhåller man vid centrifugering ca 70 % blodplasma med 7-8 vikt-% äggvita, vilket vidareförädlas till hämmande salter. torrplasma (blodpulver). Av återstoden från plasma- framställningen (blodkoagelet) görs blodlever.

Många försök har gjorts att på grund av dess höga potentiella näringsvärde tillvarata det vid slakt erhållna blodet liksom blodavfall, som till en viss grad måste anses utgöra en ekologisk belastning, för utfodringsändamål eller för annan alternativ förädling (Se D.M.DOTY i "Alternative Source Protein", Anim.

Prod. Proc. Symp., sid 62-72 /1973/).

Särskilt problematisk har förädling av blod- koagelet för en meningsfull användning exempelvis som födoämno visat sig vara. Ü Enligt den föreliggande uppfinningen kan de i blodet efter slakten befintliga resp. från blodet härrörande proteinerna, särskilt det i blodkoagelet ingående proteinet, omvandlas till högvärdiga hydro- lysat, om det nämnda proteinsubstratet hydrolyseras medelst ett eller flera proteaser inom ett pH-område, inom vilket enzymet är tillräckligt verksamt, före- *or QHA-Lam N -!? 05 10 15 20 25 30 35 3 447 oss trädesvis i närvaro av urinämne.

Som proetinsubstrat kan därvid användas t ex det vanliga blodkoagelet utan särskild förbehandling eller ev. även med sådan.

Förfarandet enligt den föreliggande uppfin- ningen innebär i allmänhet uppvärmning av råblodet till en temperatur mellan 90 och l00°C, i regel till 95°C. Även för icke denaturerad råvara kan emeller- tid en nedbrytning enligt uppfinningsförfarandet ske.

Som enzym för förfarandet enligt uppfinningen kommer normalt neutrala och sura proteinaser i fråga, men även alkaliska proteinaser.

Nedbrytningen utföres lämpligen inom det pH-område, inom vilket enzymet/enzymerna utvecklar tillräcklig aktivitet, dvs i regel inom det för ifråga- varande enzym optimala pH-området. De optimala pH- områdena för enskilda enzymer är kända.

Lämplig för behandling av slakteriavfall är i regel malning av utgångsrâvaran på sedvanligt sätt, exempelvis malning av köttavfall och/eller sönder- hackning av benmaterial.

Det har visat sig lämpligt att före den enzy- matiska behandlingen företa en denaturering av pro- teinet genom kokning av det malda materialet i vatten- haltigt medium med tillsats av starka syror eller alkalier, t ex koncentrerad svavelsyra eller natron- lut. Blandningen kyles därpå, och den enzymatiska nedbrytningen äger rum vid ca 20 - 70°C i en pH-miljö där det valda enzymet utvecklar en tillräcklig akti- vitet, dvs i regel inom enzymets optimala pH-område.

Alkaliska proteinaser har aktivitetsoptimum vid ett pH-värde mellan 8 och 13, och användes med särskild fördel i närvaro av urea. Neutrala proteinaser har sitt aktivitetsoptimum vid pH mellan 6 och 8,5, under det att sura proteinaser uppvisar optimal aktivitet vid pH mellan 2 och 7. Även de övriga parametrarna anpassas vid för- farandet enligt den föreliggande uppfinningen till de för det begagnade enzymsystemet normala förhållandena. ~l?ç¿qQlš¿çQïEíäLIQgEr n» w 447 055 05 10 15 20 25 30 35 Sålunda väljes temperaturen vid en enzymatisk process vanligen mellan rumstemperatur och 7o°c, företrädesvis mellan 25 och 50%. A11- mänt gäller att förfarandet enligt uppfinningen bör försiggå under skonsamma förhållanden. ß: Som proteinaser begagnas företrädesvis sådana av mikrobiologiskt ursprung, särskilt sådana som ut- 5 vinnes ur bakterier och svampar.

Här skall nämnas alkaliska proteaser vilka erhålles ur Bacillus-arter, t ex Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Bacillus mycoides och särskilt s k subtili- siner (jfr P.D.BOYER, H.LARDY, K.MYRBÄCK i "The Enzymes", 3 uppl., band III, sid 556 ff, Academic Press, New York, 1973).

Vidare kan enligt föreliggande uppfinning användas enzymer av Aspergillus- och Steptomyces- arter, bland vilka kan nämnas exempelvis Aspergillus oryzae, Aspcrgillus flavus, Aspergillus saitoi, Asper- gillus parasiticus och Streptomyces griseus.

Det kan vara förmånligt att begagna flera enzymer i kombination, exempelvis komplexer av neutrala och alkaliska proteaser och följeenzymer, utvunna ur mikroorganismer. Vidare kan även tänkas användning av proteinaser av anímalt eller botaniskt ursprung, t ex pepsin som surt proteas och/eller papain och bromelain. I stället för eller i kombination med proteaser kan även begagnas amylaser med proteolytisk följeverkan särskilt i sur reaktionsmiljö. Dessa proteolytiska följefunktioner hos amylaser i kommer- siella amylaspreparat är i regel kända; sådana en- zymer kan behandlas mängdmässigt och i den gängse användningsteknologin enligt för sura proteaser an- givna data. Här kan särskilt nämnas i sur miljö an- vändbara pankreas-, svamp- och bakterieamylaser.

Mängdmässigt rättar sig användningen av de nämnda enzymerna efter deras aktivitet. I allmänhet ligger andelen enzymer i den enzymatiska tillsatsen vid 0,1 till ca 5 vikt-%. Särskilt förmånlig vid förfarandet 05 10 15 20 25 30 35 447 053 enligt den föreliggande uppfinningen är den relativt korta enzymatiska nedbrytningstiden. Sålunda är i regel l till 5 timmar tillräckligt för genomförande av den enzymatiska nedbrytningen, i regel 2 till 3 timmar.

Vid en särskilt gynnsam utförandeform av upp- finningen tillsättes till den enzymatiska satsen urea i en koncentration mellan 0,01 mol/l och l mol/l, företrädesvis mellan 0,02 och 0,2 mol/l. Därutöver kan den enzymatiska satsen även innehålla för använd- ningen av den/de specifika enzymernas verkan gynnsamma tillsatser, t ex salter, såsom ammoniumsalter, exempel- vis ammoniumsulfat eller ammoniumklorid. Ett efter- följande bortskaffande resp. en nedbrytning av urin- ämnet, exempelvis på enzymatisk väg, är också möjlig.

Det enzymatiska förfarandet kan i övrigt genom- föras i överensstämmelse med de normala försöksvill- koren och avbrytes på vanligt sätt, exempelvis genom deaktivering av de begagnade enzymerna, företrädesvis genom kortvarig uppvärmning till 90°C. Lämpligen be- frias hydrolysatet genom filtrering från ev. ingående fasta beståndsdelar och därpå även från vatten, exem- pelvis genom spraytorkning. Man erhåller i regel ett nära nog färglöst pulver, som särskilt utmärker sig genom att vara endast obetydligt eller inte alls hygroskopiskt.

Den värdefullaste andelen av de enligt förfa- randet enligt uppfinningen erhållna produkterna utgör äggvitehydrolysaten. Genom användning av lämpliga enzymblandningar kan olika proteinhydrolysatframställas, vilka skiljer sig åt med hänsyn till nedbrytningsgrad, dvs molekylstorlek. Man kan allt efter användnings- syfte bearbeta utgångsmaterialet till synnerligen homogena slutprodukter. De erhållna hydrolysaten ut- märker sig för reproducerbar enhetlighet och hög kva- litet i jämförelse med vanliga äggvitehydrolysat.

Genom lämplig kombination av enzymtyp och -koncentration, temperatur och nedbrytningstid kan man åstadkomma pro- teinhydrolysat med långa, medellånga eller korta mole- kylkedjor.

POOR QUALITY 05 10 15 gzo 25 30 35 447 053 Vid upparbetning av slakteriavfall av djur- kroppar, ben och kött enligt den enzymatiska behand- lingsmetoden kan man gå tillväga på exempelvis föl- jande sätt: Efter verkställd nedbrytning separeras det vattenlösliga äggvitehydrolysatet genom avskiljning av fett och eventuella olösliga beståndsdelar. Fett och hydrolysat kan lätt skiljas från varandra, t ex genom centrifugering. Den olösliga resten filtreras av.

Det som avfallssidoprodukt erhållna fettet uppdelas lämpligen genom centrifugering i en fast och en flytande fas. Båda fraktionerna renas genom tvättning. Den flytande fasen har en sammansättning som mycket liknar klövolja. Fettprodukterna kan vi- dareförädlas genom kemisk omvandling. Särskilt vid förädling av ben erhålles i regel en svårlöslig åter- _ stod, vilken utom mineralämnen även innehåller ägg- vita och vilken kan finna användning vid framställ- ning av gödningsmedel eller som tillsats till djur-I foder.

Den tekniska utrustningen för förfarandet en- ligt uppfinningen är i samtliga fall trivial. Vid förädling av exempelvis slakteriavfall hydrolyseras materialet enzymatiskt i en blandare eller kokare med omrörare och behöver efter tillsats av enzymer utsättas för dessas verkan endast relativt kort tid - i regel räcker ungefär tre timmar. Separeringen av fett- och äggvitebeståndsdelarna sker snabbt, för det mesta inom ungefär en timme. De från varandra separerade fasta faserna vidarebearbetas var för sig på beskrivet sätt.

Den grumliga hydrolysatlösningen innehåller företrädesvis äggvita och betydande mängder mineral- ämnen, vilka vid behov måste avskiljas på nytt genom fällning. Det klara filtratet indunstas till önskad koncentration. Filtratet kan konserveras och är där- med omedelbart användbart. .,._ .-_,. 05 10 15 20 25 30 35 447 055 Enzymernas proteolytiska aktivitet bestämmes lämpligen enligt den s k Löhlein-Volhard-metoden ("Die Löhlein-Volhard'sche-Methode zur Bestimmung der proteo- lytischen Aktivität", Gerbereitechnisches Taschenbuch, Dresden, Leipzig, 1955) och anges i "LVE" (Löhlein- Volhard-enheter). mängd som under för metoden specificerade förutsätt- Med en LVE-enhet avses den enzym- ningar omsätter 1,725 mg kasein. För aktivitetsangi- velse för i sur miljö verksamma enzymer, vilken här- ledes ur Anson-metoden (M.L.ANSON, J. Gen. Physiol., 22, 79 /1939/), gäller att enheterna betecknas som En U “Proteinase Units (Haemoglobin)" = UHb. mot- svarar den enzymmängd, som katalyserar frigörgïse av i triklorättiksyra lösliga delar ur hämoglobin mot- svarande l umol tyrosin per minut vid 37°C (mätt vid zso mm). 1 muHb = 1o"3 UHb. en relativt kort behandlingstid för avfallsprodukterna Förfarandet kräver endast och är miljövänligt, eftersom ingen besvärande lukt förekommer. Råvarorna utnyttjas optimalt och ett högt utbyte av vattenlösliga, smakneutrala protein- hydrolysat erhålles.

Följande exempel belyser förfarandet enligt uppfinningen utan att denna skall begränsas till dessa utförandeformer.

EXEMPEL l 500 g köttavfall males i köttkvarn och försättes därpå med 1000 ml vatten och 20 g natronlut och upp- hettas under omröring till l00°C under 60 minuter.

Därpå kyles blandningen till 50°C, varpå tillsättes 2 g bakterieproteinas av Bacillus subtilis med 9000 LVE, samt 8 g urinämne och l0 g ammoniumsulfat. Hydrolysen äger nu rum under omröring vid 50°C i två timmar. Efter denna tid har mer än 90 % av det invägda materialet omvandlats. Hydrolysatets pH-värde är ll,0.

Fettet avskiljes från hydrolysatet genom centri- fugering. Det består av en brunaktig olja samt fast fett resp. talg. Hydrolysatet kan direkt användas utan ytterligare rening.

PooR QUALITY 05 10 15 20 25 30 35 447 055 EXEMPEL 2 500 g avfall av griskött males i köttkvarn och försättes därpå med 1000 ml vatten, 15 g natronlut, 2 g alkaliskt bakterieproteinas från Bacillus subti- lis med 9000 LVE, samt 8 g urinämne och 10 g ammonium- sulfat. Den enzymatiska nedbrytningen försiggår under omröring vid SOOC, varefter hydrolysen fortsätter under ytterligare två timmar, varvid ca 95 % av det invägda materialet har omvandlats. Efter avdekante- ring av fettandelen upphettas hydrolysatet för inhi- bering av enzymverkan och för rening i 10 minuter till 1oo°c.

Efter avsvalning centrifugeras och klarfiltre- ras hydrolysatet. Hydrolysatets pH-värde är 8,9.

Hydrolysatet kan direkt användas i denna form.

EXEMPEL 3 450 g köttavfall av fjäderfä males i köttkvarn och försättes med 1000 ml vatten, 10 g natronlut, 2 g alkaliskt bakterieproteinas från Bacillus subtilis med 9000 LVE, samt 8 g urinämne och 10 g ammonium- sulfat. Den enzymatiska nedbrytningen äger rum vid 50°C under omröring, varefter hydrolysen fortsättes i ytterligare två timmar. Efter denna tid omvandlas 85 % av det invägda fågelköttavfallet. Hydrolysatet renas på samma sätt som i Exempel 2. pH-värdet är _ ca 12,0.

EXEMPEL 4 450 g hönsköttavfall mals i köttkvarn och för- sättes med l000 g vatten och 10 g 98 %-ig svavelsyra.

Blandningen värmes därpå under omröring till 50°C, och för hydrolys tillsättes 0,4 g svampproteinas från Aspergillus oryzae med 3000 LVE, samt l g papain med 160 mUHb/mg (pH 7,5), 6 g urinämne och 3 g ammonium- sulfat. Behandlingstiden uppgår till fem timmar, var- efter mer än 80 % av utgångsmaterialet har omvandlats.

Hydrolysatet renas enligt Exempel 2. pH-värdet är 4,1.

EXEMPEL 5 l liter färskt nötblod (med koagulationsinhi- bitor) centrifugeras, och blodplasmat avskiljes.

JT? 1?()(?1§ (ÅÉQXÄI 'f ln; nr; ,, ._ . _.,q.~,¿.< " « .Hz .- -. . ._ _. '- p; - * - ~ -».- .ß få, _; . _ _ 447 053 Den resterande blodmassan (450 g) förtunnas med vatten i förhållandet 1:3, och den erhållna suspensionen upp- värmes ca 15-20 minuter under omröring till ca 95oC.

Efter avsvalning till 60°C inställer man genom till- sats av ca 3 %-ig natronlut eller annat alkali ett pn-värae menan 10,5 och 11,5. 112111 den vid eo°c hållna satsen sätter man i portioner om ca 4 vikt-% i förhållande till den ursprungliga tjockblodvikten en blandning av 2 g alkaliskt bakterieproteinas från Bacillus licheniformis (9000 LVE) 8 g urinämne 10 g ammoniumsulfat, och rör om blandningen ca 60-180 minuter vid 60°C, varefter deaktivering sker genom uppvärmning till 90°C. Efter silning inställes den kvarvarande lös- ningen med ättiksyra till pH ca 6.

Därefter filtreras massan, centrifugeras och spraytorkas, varvid man får en lätt färgad, porös och icke särskilt hygroskopisk produkt (ca ll % utbyte, beräknat pâ färskblod). I stället för enzym från Bacillus licheniformis kan man med lika gott resul- tat begagna t ex ett enzym framställt ur Bacillus subtilis, Bacillus alkalophilus eller Bacillus mycoi- des.

EXEMPEL 6 Förberedelsearbeten för framställning av tjockblod som i föregående exempel 5 utföres på 5 l färskblod. l del tjockblod uppvärmes med tre delar vatten i l5-20 minuter till ca 95oC under omröring.

Efter avsvalning till ca 60°C inställer man med 80 %-ig ättiksyra pH till 5, och tillsätter därpå ca 2 vikt-% beräknat på tjockblodmängden av en bland- ning av 0,8 g surt svampproteinas från Aspergillus oryzae (3000 LVE) 2,0 g papain 12,0 g urinämne 6,0 g ammoniumsulfat " :ja-n --..,,_vl a f_ø,.»»;_, PooR QUALIITÉ' 05 10 15 20 25 30 35 l0 447 053 och rör om i 3-4 timmar vid 60°C, varefter deaktivering sker genom uppvärmning till ca 90°C. Efter avsvalning filtrerar man och spraytorkar därpå produkten, varvid erhålles en mycket ljus, porös och obetydligt hygro- skopisk slutprodukt.

I stället för sura enzymer från Aspergillus Oryzae kan med lika gott resultat begagnas enzymer från Aspergillus saitoi, Aspergillus parasiticus o dyl.

EXEMPEL 7 1000 g tjockblod, framställt ur färskt nötblod analogt med exempel 5, förtunnas i förhållandet 1:3 med vatten och omröres vid ZOOC. Därpå uppvärmes suspensionen till 60°C och inställes till pH 6,0 med 80 %-ig ättiksyra under fortsatt omröring, För enzymatisk hydrolys tillsättes 0,8 g bakterieamylas från Bacillus subtilis (80 müáb/mg, pH 7,5) 0,5 g surt svampproteinas från Aspergillus parasiticus (80 mUHb/mg, pH 7,5) 8,0 g urinämne 11,0 g ammoniumsulfat.

Hydrolystiden uppgår till 5-6 timmar, varefter deaktiveras genom uppvärmning till 90°C. Filtrering efter avsvalning. För stabilisering måste lösningen antingen konserveras eller spraytorkas.

EXEMPEL 8 500 g hönsköttavfall males i köttkvarn och för- sättes med 1000 ml vatten. Blandningen uppvärmes där- efter under omröring på vattenbad till 5000, och pH, 6,0 inställes med utspädd svavelsyra. För hydrolys tillsättes 0,8 g pankreasamylas med 160 mUHb/mg, pH 7,5 4,0 g urinämne 5,0 g majsstärkelse Hydrolysen kräver ca 6 timmar, varvid mer än 80 % av utgångsmaterialet omvandlas. Hydrolysatets pH-värde är 6,0. Hydrolysatet renas enligt Exempel 2.

POOR» QUÅï-ÃW

Claims (12)

11 447 053 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för upparbetning av blod, djurkropp~, ben- och köttavfall som substrat genom användning av enzymer, k ä n n e t e c k n a t a v att det på lämpligt sätt förbehandlade substratet hydrolyseras med hjälp av ett eller flera proteaser inom ett pH-område, inom vilket enzymerna utvecklar tillräcklig aktivitet, samt i närvaro av karbamid, var- efter enzymerna deaktiveras och hydrolysatet tillvaratas.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a t a v att utöver eller i stället för rena proteinaser användes proteinas/amylas-bland- ningar, vilka utvecklar tillräcklig aktivitet inom proteinasernas pH-aktivitetsområde.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 0Ch 2,k ä n n e - t e c k n a t a v att den enzymatiska hydrolysen genomföras i närvaro av karhamid i en koncentration av 0,01 - l mol/liter av ansatsen, företrädesvis 0,02 - 0,2 mol/liter.

4. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a t a v att man använder sura proteaser inom ett pH-område mellan 2 och 7.

5. Förfarande enligt patentkraven l till 4, k ä n n e t e c k n a t a v att man använder sura proteaser och/eller kommersiella amylaspreparat med proteolytisk aktivitet i ett reaktionsmedium med pH mellan 2 och 7.

6. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att man begagnar alka- liska proteaser i ett pH-omrâde mellan 8 och 13.

7. Förfarande enligt patentkrav 1 och 6, k ä n n e t e c k n a t a v att man begagnar subtilisiner som proteaser. PooR QUALITY 447 055 12

8. . Förfarande enligt patentkrav l till 7, k ä n n e t e c k n a t a v att enzymandelen upp- går till 0,1 till 5 vikt-% av den totala enzymatiska ansatsen.

9. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e ~ t e c k n a t a v att man efter eventuell malning underkastar substratet en sur eller alkalisk protein- denaturering vid ca l0O°C och därefter avkyler till den för enzymatisk nedbrytning gynnsammaste tempera- turen.

10. Förfarande enligt krav 1 för upparbetning av tjockblod och koagel, k ä n n e t e c k n a t a v att tjock- blod och koagel hydrolyseras med tillhjälp av ett eller flera proteaser inom ett pH-område, inom vilket enzymerna utvecklar tillräcklig aktivitet i närvaro av karbamid, därefter deaktiverar enzymerna och upp- arbetar hydrolysatet på i sig känt sätt.

11. Användning av förfarandet enligt genom patentkrav l framställda produkter som näringsmedel, k ä n n e t e c k n a t a v att detta näringsmedel tillföres människor, djur eller andra levande varelser.

12. Användning av genom förfarandet enligt patentkrav 1 framställda produkter för djurutfordring. poon QUAuwY